Solving the Uncapacitated Single Allocation p-Hub Median Problem on GPU

A parallel genetic algorithm (GA) implemented on GPU clusters is proposed to solve the Uncapacitated Single Allocation p-Hub Median problem. The GA uses binary and integer encoding and genetic operators adapted to this problem. Our GA is improved by generated initial solution with hubs located at middle nodes. The obtained experimental results are compared with the best known solutions on all benchmarks on instances up to 1000 nodes. Furthermore, we solve our own randomly generated instances up to 6000 nodes. Our approach outperforms most well-known heuristics in terms of solution quality and time execution and it allows hitherto unsolved problems to be solved

An artificial immune system algorithm for solving the uncapacitated single allocation p-Hub median problem

The present paper deals with a variant of hub location problems (HLP): the uncapacitated single allocation p-Hub median problem (USApHMP). This problem consists to jointly locate hub facilities and to allocate demand nodes to these selected facilities. The objective function is to minimize the routing of demands between any origin and destination pair of nodes. This problem is known to be NP-hard. Based on the artificial immune systems (AIS) framework, this paper develops a new approach to efficiently solve the USApHMP. The proposed approach is in the form of a clonal selection algorithm (CSA) that uses appropriate encoding schemes of solutions and maintains their feasibility. Comprehensive experiments and comparison of the proposed approach with other existing heuristics are conducted on benchmark from civil aeronautics board, Australian post, PlanetLab and Urand data sets. The results obtained allow to demonstrate the validity and the effectiveness of our approach. In terms of solution quality, the results obtained outperform the best-known solutions in the literature

METAHEURISTICS FOR HUB LOCATION MODELS

In this research, we propose metaheuristics for solving two p-hub median problems.. The first p-hub median problem, which is NP-hard, is the uncapacitated single p-hub median problem (USApHMP). In this problem, metaheuristics such as genetic algorithms, simulated annealing and tabu search, are applied in different types of representations. Caching is also applied to speed up computational time of the algorithms. The results clearly demonstrate that tabu search with a permutation solution representation, augmented with caching is the highest performing method, both in terms of solution quality and computational time among these algorithms for the USApHMP. We also investigate the performance of hybrid metaheuristics, formed by path-relinking augmentation of the three base algorithms (genetic algorithms, simulated annealing and tabu search). The results indicate that hybridrization with path-relinking improvees the performance of base algorithms except tabu search since a good base metaheuristic does not require path-relinking. For the second p-hub median problem, the NP-hard uncapacitated multiple p-hub median problem (UMApHMP), we proposed Multiple TS. We identify multiple nodes using the convex hull and methods derived from the tabu search for the USApMHP. We find optimal allocations using the Single Reallocation Exchange procedure, developed for the USApHMP. The results show that implementing tabu search with a geometric interpretation allows nearly all optimal solutions to be found

On hub location problems in geographically flexible networks

The authors were partially supported by research groups SEJ-584 and FQM-331 (Junta de Andalucia) and projects MTM2016-74983-C02-01 (Spanish Ministry of Education and Science/FEDER), FEDER-US-1256951, P18-FR-1422, P18-FR-2369 (Junta de Andalucia), CEI-3FQM331 (Andalucia Tech), and NetmeetData (Fundacion BBVA - Big Data 2019). We also would like to acknowledge Elena Fernandez (Universidad de Cadiz) for her useful and detailed comments on previous versions of this manuscript.In this paper, we propose an extension of the uncapacitated hub location problem where the potential positions of the hubs are not fixed in advance. Instead, they are allowed to belong to a region around an initial discrete set of nodes. We give a general framework in which the collection, transportation, and distribution costs are based on norm-based distances and the hub-activation setup costs depend not only on the location of the hub that are opened but also on the size of the region where they are placed. Two alternative mathematical programming formulations are proposed. The first one is a compact formulation while the second one involves a family of constraints of exponential size that we separate efficiently giving rise to a branch-and-cut algorithm. The results of an extensive computational experience are reported showing the advantages of each of the approaches.Junta de Andalucia SEJ-584 FQM-331 FEDER-US-1256951 P18-FR-1422 P18-FR-2369Spanish Government European Commission MTM2016-74983-C02-01Andalucia Tech CEI-3FQM331NetmeetData (Fundacion BBVA - Big Data 2019

INTEGRATED HUB LOCATION AND CAPACITATED VEHICLE ROUTING PROBLEM OVER INCOMPLETE HUB NETWORKS

Hub location problem is one of the most important topics encountered in transportation and logistics management. Along with the question of where to position hub facilities, how routes are determined is a further challenging problem. Although these two problems are often considered separately in the literature, here, in this study, the two are analyzed together. Firstly, we relax the restriction that a vehicle serves between each demand center and hub pair and propose a mixed-integer mathematical model for the single allocation p-hub median and capacitated vehicle routing problem with simultaneous pick-up and delivery. Moreover, while many studies in hub location problem literature assume that there is a complete hub network structure, we also relax this assumption and present the aforementioned model over incomplete hub networks. Computational analyses of the proposed models were conducted on various instances on the Turkish network. Results indicate that the different capacity levels of vehicles have an important impact on optimal hub locations, hub arc networks, and routing design

A heuristic approach for multi-product capacitated single-allocation hub location problems

Tese de mestrado, Estatística e Investigação Operacional, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015Em redes onde o fluxo entre nodos é muito elevado (como pode ser o caso do transporte de pessoas e mercadorias ou até mesmo fluxo de dados numa rede), torna-se menos dispendioso criar pontos onde se concentram os fluxos provenientes das diferentes origens para depois serem consolidados e redistribuídos até aos destinos. A esses pontos dá-se o nome de hubs. O problema de localização de hubs consiste na localização de hubs numa rede e na alocação de todos os nodos da rede a esses hubs, de modo a que se possa encaminhar os fluxos entre os pares origem-destino a menos que sejam hubs. A rede constituída pelos hubs é normalmente definida como completa e não se permitem ligações diretas entre os pares origem-destino. Para além disso, assume-se que existe um factor de desconto para o fluxo que circula entre hubs. Neste tipo de redes (hub-and-spoke networks) podem aparecer duas variantes, no que diz respeito à alocação dos nodos aos hubs: single-allocation e multiple-allocation. No primeiro caso, permite-se apenas uma ligação de cada nodo não hub a um hub de modo a que todo o fluxo com origem e destino a cada nodo saia e chegue a esse nodo através de apenas um hub. No caso em que se tem multiple-allocation, cada nodo poderá ser afecto a mais do que um hub e o fluxo que chega e sai desse nodo poderá usar mais do que um hub. Algumas variantes que se poderão considerar para este problema incluem restrições de capacidade nos hubs (restrições que limitam a capacidade de um hub processar uma certa quantidade de fluxo de origem, limitações na capacidade total, limitações no processamento de fluxo que sai do hub, etc.), restrições de capacidade nos arcos, problemas multi-periódicos, presença de incerteza, o número de hubs ser fixo, o tipo de objectivo (minimizar custos, minimizar distâncias entre hubs, etc.) entre outras. A necessidade de aproximar este tipo de problemas aos casos que se observam no mundo real leva à inclusão de cada vez mais restrições dando origem a mais variantes do problema. Neste trabalho, será abordado o problema de localização de hubs na variante single-Allocation, com restrições de capacidade em relação ao fluxo que cada hub é capaz de processar. Para além disso, considera-se fluxos relativos a mais do que um tipo de produto. Este problema é designado por Problema Multi-produto de Localização de Hubs com Capacidade1. Cada hub poderá ser dedicado a processar apenas um tipo de produto, poderá processar mais do que um, ou mesmo todos. A rede de hubs é completa para cada produto mas, no entanto, se se considerar a rede de hubs para todos os produtos, esta poderá não ser completa. Como constatado em Correia et al. [17], no caso em que cada hub processa todos os tipos de produto, resolver o problema multi-produto ao invés de se resolver vários problemas, um para cada produto em separado, dá origem a melhores resultados. A complexidade inerente a este tipo de problemas leva a que sejam classificados como problemas NP-Hard pois não existem algoritmos que sejam capazes de os resolver em tempo polinomial. Por esta razão faz sentido desenvolver algoritmos heurísticos de modo a se conseguir obter, em tempo útil, soluções para instâncias maiores do problema . Como referido em Meyer et al. [51], em problemas de localização de hubs, duas soluções com valores objectivo muito semelhantes poderão ser estruturalmente muito diferentes, e portanto, através um mecanismo de pesquisa local poderá ser muito difícil a passagem de uma boa solução para outra melhor. Por esta razão, neste trabalho opta-se por uma heurística que se baseia num método em que se constroem soluções repetidamente. Para a construção das soluções, considerando que um processo de construção do tipo Greedy poderia dar origem a um número limitado de soluções e que as componentes da solução que são escolhidas por último são as piores, optou-se pelo desenvolvimento de um algoritmo de Ant Colony Optimization (ACO). Esta meta-heurística baseia-se no comportamento apresentado pelas formigas quando estas procuram alimento. Quando uma formiga deixa a colónia em busca de alimento, no seu trajeto, deposita um químico (feromona) que pode ser detectado por outras formigas. Quanto maior a concentração de feromona, maior a atração de cada formiga por esse trajeto e, portanto, os trajetos com maiores concentrações de feromonas serão percorridos por mais formigas. Por outro lado, se o caminho de ida e volta até ao alimento for mais curto, mais vezes será percorrido e maior será a concentração de feromona nesse caminho. O resultado destes dois tipos de reforço positivo nas concentrações de feromona nos trajetos percorridos pelas formigas, aliados ao facto de que existe evaporação do químico (a concentração de feromona diminui nos caminhos menos percorridos ao longo do tempo) dá origem aos \carreirinhos" de formigas que se podem observar na natureza e que normalmente representam o caminho mais curto entre o alimento e a Colónia de formigas. Considere-se o problema em questão em que se tem n nodos e p produtos. Para a representação das soluções, em vez de se considerar uma matriz binária n χ n χ p, onde o valor 1 representa uma afetação, considerou-se uma matriz n χ p, em que cada entrada representa, para cada produto, o hub ao qual o nodo foi afecto. O caso em que um nodo é afecto a si mesmo indica que esse nodo é hub para o produto correspondente. Este tipo de representação permite reduzir o tamanho da matriz e diminuir o uso da memória computacional. Antes da construção de uma solução, é aplicado um pré-processamento que vai evitar, com base nas restrições do problema, que certas componentes da solução sejam consideradas durante o processo de construção da solução. Deste modo, reduz-se o espaço de procura de soluções e algum esforço computacional. Para a construção de uma solução, escolhe-se o tamanho da colonia (o número de formigas que pertencem à colónia) e cada formiga vai escolhendo, sucessivamente, componentes da solução através de uma regra pseudo-aleatória onde algumas componentes da solução são escolhidas de um modo greedy e outras são escolhidas através de roulette wheel selection. A cada componente da solução é atribuído um valor inicial de feromona e, à medida que cada formiga vai adicionando componentes à solução, o valor da feromona associado à componente adicionada vai decrescendo, o que resulta na diminuição da probabilidade de que essa componente seja escolhida pela próxima formiga, dando origem à diversificação do conjunto de soluções construído por cada colónia. No fim, depois de todas as formigas terem construído uma solução, escolhe-se a melhor solução e reforça-se a concentração de feromona na melhor solução construída pela colónia. Se, por acaso, uma formiga der origem a uma solução não admissível, a solução construída por essa formiga não é considerada. Para mais detalhe em relação a este processo consultar Dorigo et al. [20]. Este tipo de algoritmo permite a inclusão de métodos de pesquisa local de modo a que a solução obtida por cada colónia seja melhorada. Com o objectivo de obter um algoritmo mais eficiente, escolheu-se incluir esta possibilidade e procedeu-se ao reforço da concentração de feromona após feita uma pesquisa local. Na pesquisa local efectuada, usaram-se três tipos de vizinhança. Um deles fecha os hubs dedicados que só servem a si próprios e realoca-os a outros já abertos para esse mesmo produto. Outro, escolhe aleatoriamente um nodo alocado a um hub dedicado para um dado produto e realoca-o a outro hub dedicado ao mesmo produto. Um terceiro, escolhe um hub aleatoriamente e transforma-o num nodo, realocando-o a outro hub dedicado ao mesmo tipo de produto. De modo a obter soluções iniciais melhores, explora-se a possibilidade de atribuir valores iniciais de feromona mais altos às componentes de solução pertencentes à solução da relaxação linear, na proporção do valor correspondente no caso das variáveis 0-1. Uma outra variação explorada consiste em fazer o reforço do valor de feromona às componentes da solução, apenas quando esta é a melhor de todas encontrada até ao momento, permitindo que haja evaporação de certas componentes de solução que poderão estar a ser escolhidas consecutivamente e permitindo que se escape mais facilmente de óptimos locais. Após implementação do algoritmo procede-se à fase dos testes computacionais em instâncias do problema com 10, 20, 25 e 40 nodos, 1, 2 e 3 produtos e hubs que processam 1, 2 e 3 produtos. As instâncias usadas nos testes computacionais pertencem ao Australian Post data set e foram adaptados por Correia et al. [17] de modo a que se tivesse dados para mais do que um tipo de produto.In this thesis, an heuristic procedure is proposed for the the multi-product capacitated single-allocation hub location problem. When addressing a problem in which it is necessary to determine the transportation of large commodity flows between many origin-destination (O-D) pairs, instead of using direct links, it becomes more efficient to design the networks in such a way that some of the nodes become consolidation centers or hubs. The Multi-Product Capacitated Single-Allocation Hub Location Problem (MP-CSAHLP according to Correia et al. [17]), is a NP-Hard problem in which several types of ow are considered, making it possible to consider the case when multiple types of products are to be shipped between each O-D pair. It can be seen as an extension of the classical Capacitated Single-Allocation Hub Location Problem. In the problem investigated in this work, no more than one hub can be located in each node and the hubs can be either dedicated (each hub can only handle one type of product) or non-dedicated (one hub can handle more than one type product). The hubs have capacity limitations regarding the incoming flow. Furthermore, the hub network is complete for each product but, when considering the hub network as a whole, it does not necessarily have to be complete. The goal is to locate the hubs in the network, allocate the non-hub nodes to the opened hubs and route the flow between each O-D pair. The objective is to minimize the total ow routing cost plus the setup costs of the hubs and costs of preparing the hubs to handle the different types of products. In order to obtain feasible solutions to the above problem, an Ant Colony Optimization procedure is proposed, which is a constructive, population-based meta-heuristic based in the foraging behavior of ants. Indirect communication between the ants through pheromones reflects the colony search experience. High-quality solutions are found as an outcome of the global cooperation among all the ants of the colony. A preprocessing procedure is also proposed in which some solution components are forbidden based on the problems restrictions. Such preprocessing reduces the search space and thus may reduce the computational effort. The proposed heuristic uses a single ant colony, which simultaneously chooses the hubs and allocates the nodes to the hubs. Once these solutions are found, the routing of the flow is computed in a short amount of time, using the optimization models for the MP-CSAHLP in which some variables (location and allocation) are fixed. The results show that the proposed heuristic has the potential to find good quality solutions for the MP-CSAHLP and that its performance can be improved with finer parameter tuning, longer runs and more intense local search

Algoritmos de aproximação para problemas de localização e alocação de terminais

Orientador: Lehilton Lelis Chaves PedrosaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: No Problema de Localização e Alocação de Terminais, a entrada é um espaço métrico composto por clientes, localidades e um conjunto de pares de clientes; uma solução é um subconjunto das localidades, onde serão abertos terminais, e uma atribuição de cada par de clientes a uma rota, que começa no primeiro cliente, passando em um ou dois terminais, e terminando no segundo cliente. O objetivo é encontrar uma solução que minimize o tamanho de todas as rotas somado com o custo de abertura de terminais. Os algoritmos de aproximação da literatura consideram apenas o caso em que o conjunto de terminais abertos é dado como parte da entrada, e o problema se torna atribuir clientes aos terminais; ou então quando o espaço é definido em classes especiais de grafos. Neste trabalho, apresentamos o primeiro algoritmo de aproximação com fator constante para o problema de, simultaneamente, escolher localidades para abrir terminais e atribuir clientes a estes. A primeira parte desta dissertação cria algoritmos de aproximação para diversas variantes do problema. A estratégia principal é reduzir os problemas de localização e alocação de terminais aos problemas clássicos de localidades, como o problema de localização de instalações e o problema das k-medianas. A redução transforma uma instância de localização e alocação de terminais em uma instância de um destes problemas, que então é resolvida usando algoritmos de aproximação já existentes na literatura. A saída do algoritmo induz uma solução para o problema original, com uma perda constante no fator de aproximação. Na segunda parte, o foco é o Problema de Localização e Alocação Única de Terminais (SAHLP), que é uma variação em que cada cliente deve estar conectado a apenas um terminal, além de não haver limite na quantidade de terminais abertos. A principal contribuição é um algoritmo 2.48-aproximado para o SAHLP, baseado em arredondamento de uma nova formulação de programa linear para o problema. O algoritmo é composto por duas fases: na primeira, a solução fracionária é escalada e um subconjunto de terminais é aberto, e na segunda, atribuímos clientes aos terminais abertos. A primeira fase segue o formato padrão de filtering para problemas de localidades. A segunda, no entanto, exigiu o desenvolvimento de novas ideias e é baseada em múltiplos critérios para realizar a atribuição. A principal técnica atribui cada cliente ao terminal aberto mais próximo, se este estiver em sua vizinhança; caso contrário, o cliente se conecta ao terminal que melhor balanceia múltiplos custos, relacionados à distância entre elesAbstract: In the Hub Location Problem (HLP), the input is a metric space composed of clients, locations and a set of pairs of clients; a solution is a subset of locations to open hubs and an assignment for each pair of clients to a route starting in the first client, passing through one or two hubs and ending in the second client. The objective is to find a solution that minimizes the length of all routes plus the cost of opening hubs. The currently known approximation algorithms consider only the case in which the set of hubs is given as part of the input and the problem is assigning clients to hubs; or when the space is defined on special classes of graphs. In this work, we present the first constant-factor approximation algorithms for the problem of, simultaneously, selecting hubs and allocating clients. The first part of the thesis derives approximation algorithms for several variants of the problem. The main strategy is to reduce the hub location problems to classical location problems, such as Facility Location and k-Median. The reduction transforms an instance of hub location into an instance of a corresponding location problem, which is then solved by known approximation algorithm. The algorithm¿s output induces a solution of the original problem within a constant loss in the approximation ratio. In the second part, we focus on the Single Allocation Hub Location Problem (SAHLP), that is the variant in which a client must be connected to only one hub and there is no limit on the number of open hubs. Our main contribution is a 2.48-approximation algorithm for the SAHLP, based on the rounding of a new linear programming formulation. The algorithm is composed of two phases: in the first one, we scale the fractional solution and open a subset of hub locations, and in the second one, we assign clients to open hubs. The first phase follows the standard filtering framework for location problems. The latter, however, demanded the development of new ideas and is based on a multiple criteria assignment. The main technique is assigning a client to a closest open hub only if there are near open hubs, and otherwise selecting the hub which balances multiple costsMestradoCiência da ComputaçãoMestre em Ciência da Computação2016/12006-1CAPESFAPES

A metaheuristic and simheuristic approach for the p-Hub median problem from a telecommunication perspective

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2018.Avanços recentes no setor das telecomunicações oferecem grandes oportunidades para cidadãos e organizações em um mundo globalmente conectado, ao mesmo tempo em que surge um vasto número de desafios complexos que os engenheiros devem enfrentar. Alguns desses desafios podem ser modelados como problemas de otimização. Alguns exemplos incluem o problema de alocação de recursos em redes de comunicações, desenho de topologias de rede que satisfaça determinadas propriedades associadas a requisitos de qualidade de serviço, sobreposição de redes multicast e outros recursos importantes para comunicação de origem a destino. O primeiro objetivo desta tese é fornecer uma revisão sobre como as metaheurísticas têm sido usadas até agora para lidar com os problemas de otimização associados aos sistemas de telecomunicações, detectando as principais tendências e desafios. Particularmente, a análise enfoca os problemas de desenho, roteamento e alocação de recursos. Além disso, devido á natureza desses desafios, o presente trabalho discute como a hibridização de metaheurísticas com metodologias como simulação pode ser empregada para ampliar as capacidades das metaheurísticas na resolução de problemas de otimização estocásticos na indústria de telecomunicações. Logo, é analisado um problema de otimização com aplicações práticas para redes de telecomunica ções: o problema das p medianas não capacitado em que um número fixo de hubs tem capacidade ilimitada, cada nó não-hub é alocado para um único hub e o número de hubs é conhecido de antemão, sendo analisado em cenários determinísticos e estocásticos. Dada a sua variedade e importância prática, o problema das p medianas vem sendo aplicado e estudado em vários contextos. Seguidamente, propõem-se dois algoritmos imune-inspirados e uma metaheurística de dois estágios, que se baseia na combinação de técnicas tendenciosas e aleatórias com uma estrutura de busca local iterada, além de sua integração com a técnica de simulação de Monte Carlo para resolver o problema das p medianas. Para demonstrar a eficiência dos algoritmos, uma série de testes computacionais é realizada, utilizando instâncias de grande porte da literatura. Estes resultados contribuem para uma compreensão mais profunda da eficácia das metaheurísticas empregadas para resolver o problema das p medianas em redes pequenas e grandes. Por último, uma aplicaçã o ilustrativa do problema das p medianas é apresentada, bem como alguns insights sobre novas possibilidades para ele, estendendo a metodologia proposta para ambientes da vida real.Recent advances in the telecommunication industry o er great opportunities to citizens and organizations in a globally-connected world, but they also arise a vast number of complex challenges that decision makers must face. Some of these challenges can be modeled as optimization problems. Examples include the framework of network utility maximization for resource allocation in communication networks, nding a network topology that satis es certain properties associated with quality of service requirements, overlay multicast networks, and other important features for source to destination communication. First, this thesis provides a review on how metaheuristics have been used so far to deal with optimization problems associated with telecommunication systems, detecting the main trends and challenges. Particularly the analysis focuses on the network design, routing, and allocation problems. In addition, due to the nature of these challenges, this work discusses how the hybridization of metaheuristics with methodologies such as simulation can be employed to extend the capabilities of metaheuristics when solving stochastic optimization problems. Then, a popular optimization problem with practical applications to the design of telecommunication networks: the Uncapacitated Single Allocation p-Hub Median Problem (USApHMP) where a xed number of hubs have unlimited capacity, each non-hub node is allocated to a single hub and the number of hubs is known in advance is analyzed in deterministic and stochastic scenarios. p-hub median problems are concerned with optimality of telecommunication and transshipment networks, and seek to minimize the cost of transportation or establishing. Next, two immune inspired metaheuristics are proposed to solve the USApHMP, besides that, a two-stage metaheuristic which relies on the combination of biased-randomized techniques with an iterated local search framework and its integration with simulation Monte Carlo technique for solving the same problem is proposed. In order to show their e ciency, a series of computational tests are carried out using small and large size instances from the literature. These results contribute to a deeper understanding of the e ectiveness of the employed metaheuristics for solving the USApHMP in small and large networks. Finally, an illustrative application of the USApHMP is presented as well as some insights about some new possibilities for it, extending the proposed methodology to real-life environments.Els últims avenços en la industria de les telecomunicacions ofereixen grans oportunitats per ciutadans i organitzacions en un món globalment connectat, però a la vegada, presenten reptes als que s'enfronten tècnics i enginyers que prenen decisions. Alguns d'aquests reptes es poden modelitzar com problemes d'optimització. Exemples inclouen l'assignació de recursos a les xarxes de comunicació, trobant una topologia de xarxa que satisfà certes propietats associades a requisits de qualitat de servei, xarxes multicast superposades i altres funcions importants per a la comunicació origen a destinació. El primer objectiu d'aquest treball és proporcionar un revisió de la literatura sobre com s'han utilitzat aquestes tècniques, tradicionalment, per tractar els problemes d'optimització associats a sistemes de telecomunicació, detectant les principals tendències i desa aments. Particularment, l'estudi es centra en els problemes de disseny de xarxes, enrutament i problemes d'assignació de recursos. Degut a la naturalesa d'aquests problemes, aquest treball també analitza com es poden combinar les tècniques metaheurístiques amb metodologies de simulació per ampliar les capacitats de resoldre problemes d'optimització estocàstics. A més, es tracta un popular problema d'optimització amb aplicacions pràctiques per xarxes de telecomunicació, el problema de la p mediana no capacitat, analitzant-lo des d'escenaris deterministes i estocàstics. Aquest problema consisteix en determinar el nombre d'instal lacions (medianes) en una xarxa, minimitzant la suma de tots els costs o distàncies des d'un punt de demanda a la instal lació més propera. En general, el problema de la p mediana està lligat amb l'optimització de xarxes de telecomunicacions i de transport, i busquen minimitzar el cost de transport o establiment de la xarxa. Es proposa dos algoritmes immunològics i un algoritme metaheurístic de dues etapes basat en la combinació de tècniques aleatòries amb simulacions Monte Carlo. L'e ciència de les algoritmes es posa a prova mitjançant alguns dels test computacionals més utilitzats a la literatura, obtenint uns resultats molt satisfactoris, ja que es capaç de resoldre casos petits i grans en qüestió de segons i amb un baix cost computacional. Finalment, es presenta una aplicació il lustrativa del problema de la p mediana, així com algunes noves idees sobre aquest, que estenen la metodologia proposta a problemes de la vida real

Model and solution methods for some hub location problems

In this thesis we study some hub location problems in the context of transportation networks. These are combinatorial optimization problems appearing in situations where there is a need of transporting some traffic, like items, people, and information, from many origins to many destinations. Instead of sending these flows using a direct shipment between all pairs of nodes in the network, a subset of these nodes is selected to use as hubs, with the aim of consolidating and distribute the flows. Thus, hubs induce a subnetwork that sends the traffic more efficiently and at a cheaper cost, allowing economies of scale when large amounts of traffic between nodes on this subnet are transported. We study different variants of hub location problems that try to model several real world situations and characteristics. In all of them, we aim to minimize the cost of sending traffic through the transportation network.In this thesis we study some hub location problems in the context of transportation networks. These are combinatorial optimization problems appearing in situations where there is a need of transporting some traffic, like items, people, and information, from many origins to many destinations. Instead of sending these flows using a direct shipment between all pairs of nodes in the network, a subset of these nodes is selected to use as hubs, with the aim of consolidating and distribute the flows. Thus, hubs induce a subnetwork that sends the traffic more efficiently and at a cheaper cost, allowing economies of scale when large amounts of traffic between nodes on this subnet are transported. We study different variants of hub location problems that try to model several real world situations and characteristics. In all of them, we aim to minimize the cost of sending traffic through the transportation network